(57)【要約】      （修正有）【課題】推進工法において、既設管渠の側壁部への到達回収が効率良く安全で低コストにできるシールド掘進機を提供する。【解決手段】既設管渠９等の側壁面に推進管を接合させるためのシールド掘進機において、掘進機外殻の先端開口部側に設けられたカッタヘッド５と、該カッタヘッドの外周部には少なくとも１ケ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタ６と、該カッタヘッド後方に位置する外殻２の外側には、先端が既設管渠の側壁面全体に均等に当接するように推進方向に変化させて装着したスライドフード３と、該スライドフードがシールド掘進機の推進方向に移動可能となるように装備した複数本のスライドジャッキ４と、により構成されるシールド掘進機。【選択図】図２
2010255344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設管渠等の側壁面に推進管を接合させるためのシ−ルド掘進機において、
掘進機外殻の先端開口部側に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも１ケ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタヘッド後方に位置する外殻の外側には、先端が既設管渠の側壁面全体に均等に当接するように推進方向に変化させて装着したスライドフ−ドと、該スライドフ−ドがシールド掘進機の推進方向に移動可能となるように装備した複数本のスライドジャッキと、により構成されることを特徴とするシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進工法によって既設管渠等の側面にシールド掘進機をほぼ直角接合させるためのシ−ルド掘進機であって、シールド掘進機外殻と既設管渠側壁面全体を均等に当接せて、掘進機の回収を短期間で安全に行うことができるシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
推進工法は、推進管列の先端に装備したシールド掘進機先端のカッタヘッドで前方の地盤を切削しながら、発進立坑内に設置した元押ジャッキで推進管列の最後端を押圧することによって、シールド掘進機を所定の位置に築造した到達立坑内に押し出し、シ−ルド掘進機を回収する方法である。
【０００３】
しかしながら、近年の都市部では、地下埋設物の輻輳化や地上作業基地スペ−スの制約から、到達立坑の築造が困難となって、既設管渠や人孔等への直接接合が計画されるようになってきた。その到達方法としては、既設管渠の側壁面にシールド掘進機先端の一部が到着すると、推進を停止して地上または既設管渠内からシ−ルド掘進機先端と既設管渠の間に薬液注入等による地盤改良を実施して地山を補強した後、既設管渠の側壁面を撤去し、シールド掘進機前面の地盤を掘削して取出口を構築する。取出口の構築が完了すると、発進立坑側に設置した元押ジャッキによって推進管の最後端を押圧することによって、シ−ルド掘進機を既設管渠内に押し出して回収し、後続する推進管を所定の位置まで既設管渠内に差し込む方法が一般に用いられている。既設管渠や人孔等の空間が小さくシ−ルド掘進機の回収できない場合は、シールド掘進機のカッタヘッドや駆動機器類等を所定の大きさに分割して回収する方法が用いられている。しかし、直角接合ではシールド掘進機先端のカッタヘッドの一部が当接すると、既設管渠の側壁面とシ−ルド掘進機外殻先端との上下方向に大きな隙間が発生し、到達時の取出口の構築等の安全性に不安を残すこととなる。特に地下水圧や土圧の大きい土質条件下での推進施工では、その安全性の確保がより困難となる。このため、シールド掘進機外周に大規模な地盤改良を必要とし、工費が大幅に増大するという問題が発生していた。
【０００４】
このため、近年は安全性とコスト縮減を目的として、シールド掘進機の外殻先端部に周方向に分割された複数の単位フ−ドからなるドッキングフ−ドを設置した掘進機が開発されている。単位フ−ドからなる各ドッキングフ−ドは、独立したドッキングフ−ドジャッキで制御され、駆動距離は格別に設定可能となっている。その施工方法は、既設管渠の側壁面にシールド掘進機先端のカッタヘッドの一部が当接すると推進を停止し、既設管渠の側壁面とシ-ルド掘進機外殻先端とに生じた隙間をなくすために、各ドッキングフ-ドジャッキを作動させて各ドッキングフ-ドを前進させ、順次既設管渠の側壁面に当接させて隙間をなくす方法である。本発明のシールド掘進機により、各単位フ-ドの駆動距離がそれぞれ適正に設定できるので、補助工法の採用を少なくすることができるという効果があげられている。
【特許文献１】特開平８−８６１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記したシールド掘進機では、既設管渠の側壁面がシ-ルド掘進機の外殻に装備されたドッキングフ−ドによって当接された状態となるため、シ-ルド掘進機外周に隙間が生じることなく、少ない補助工法で施工の安全性も向上した。しかし、分割された複数枚のドッキングフ−ドを１枚づつ押し出す構造となっており、シールド掘進機全体の機構が複雑となってその製作費用が高価になるという問題がある。また、各ドッキングフ−ドを押し出す長さを一枚一枚変化させる必要があり、接合するための押し出し作業が非常に複雑になることから、工期が遅延するという問題も発生している。このため本発明は、既設管渠の側壁面にシールド掘進機の外殻が効率良く接合できるとともに、シールド掘進機の製作費用や補助工法も縮減できるシールド掘進機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、既設管渠等の側壁面に推進管を接合させるためのシ−ルド掘進機において、
掘進機外殻の先端開口部側に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも１ケ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタヘッド後方に位置する外殻の外側には、先端が既設管渠の側壁面全体に均等に当接するように推進方向に変化させて装着したスライドフ−ドと、該スライドフ−ドがシールド掘進機の推進方向に移動可能となるように装備した複数本のスライドジャッキと、により構成されるシールド掘進機である。
【０００７】
カッタヘッドの外周部に設けられている拡幅カッタは、推進施工時は掘進機外径の大きさのトンネル孔が確保できるように半径方向に拡径されて固定されている。該拡幅カッタの設置数は、土質条件や管径等に応じてカッタヘッドの外周部に少なくとも１ケ所以上設けられる。シールド掘進機が既設管渠に到達すると、拡幅カッタは縮径されてカッタヘッドの外周部内に収納されて、スライドフ−ドの前進に支障とならないように構成されている。
【０００８】
シールド掘進機外殻の外側に設けられるスライドフ-ドの先端部形状は、ほぼ直角に当接する既設管渠の側壁面の形状に合わせてあらかじめ成型されている。既設管渠の側壁面の中心部に直角に接合する場合には、上下方向に大きな隙間が形成されるため、上下方向に突出したくちばし状に加工されてシ-ルド掘進機の先端の外殻部に嵌設されている。
【０００９】
スライドジャッキは、スライドフ-ドを均等に押し出して、既設管渠の側壁面全体に均等に当接させるために、少なくとも左右の対象位置の２ケ所に配置する。管径が大きくなり、大きな押込み力が必要となる場合には、ジャッキ数を増加させて対応が行なわれる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のシールド掘進機は、シールド掘進機が既設管渠に到達すると、予め既設管渠の側壁面に合わせて成型したスライドフ-ドを、スライドジャッキによって１工程で押し出し、既設管渠の側壁面に均等に当接させることが可能であり、短時間で効率良い接合作業が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
既設管渠の側壁面にほぼ直角にシールド掘進機を接合させる推進方法において、シールド掘進機外殻の先端部に嵌設したスライドフ-ドにより、１工程でスライドフ-ドを効率良く既設管渠の側壁面に当接させることによって、工期短縮とコスト縮減ができる接合技術を実現した。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明のシールド掘進機を説明する断面図である。シールド掘進機１の先端には、外殻２の先端開口部内にカッタヘッド５が装備されている。カッタヘッド５は中央部で回転軸７によって軸支され、隔壁８の後方に装備した駆動機構によって回転力がカッタヘッド５に伝達される。カッタヘッド５の外周部には、半径方向に伸縮可能に設置された拡幅カッタ６が装備されている。カッタヘッド５後方に位置する外殻２の先端の外側にはスライドフ−ド３が推進方向に移動可能に嵌設されている。スライドフ−ド３の先端は、ほぼ直角に接合する既設管渠９の側壁面の形に合わせて推進方向に変化させた形状となっている。スライドフ−ド３の移動は、スライドフ−ド３の内周面に固設されたフランジにスライドジャッキ４の先端が連結され、スライドジャッキ４の伸長によって行われる。スライドジャッキ４の配置は、スライドフ-ド３の移動がスム−ズに行えるように左右対称位置に複数本設置される。設置本数は、管径や土質条件によって事前に検討を行って決定される。
【００１３】
シールド掘進機1が既設管渠９の側壁面の中心部に直角に接合する場合は、上下方向に大きな隙間ができるため、上下方向に突出したくちばし状に加工したスライドフ−ド３が、シ-ルド掘進機の先端部の外殻に嵌設される。
【００１４】
土質条件が玉石や礫土質では、シールド掘進機１のカッタヘッド５背面と隔壁８によって形成されるチャンバ−１１内に破砕機構であるコ−ンクラッシャ−等が設置される。また、カッタヘッド５部には、玉石等を破砕するトリコンビットやロ−ラ−ビット等が装備される（図示省略）。
【００１５】
図２は、本発明のシールド掘進機の接合方法を説明する断面図である。本実施例では、シールド掘進機１が既設管渠９の側壁面にほぼ直角に接合する条件で説明する。シールド掘進機１のカッタヘッド５の中央部の一部が既設管渠９の側壁面に隣接すると、推進施工が停止される。この時点では、シ−ルド掘進機１の外殻先端の上下部分と既設管渠９の側壁面との間には大きな隙間ができている。推進施工が停止されると、カッタヘッド５の外周面に装備されている拡幅カッタ６を半径方向に縮小して収納する。そして、シ−ルド掘進機１の外殻２内部に装備されているスライドジャッキ４を作動して伸長することによって、スライドフ−ド３を前方に押し出していく。スライドフ−ド３は、上下方向が突出したくちばし状に加工されており、既設管渠９の側壁面全体に隙間なく当接して接合される。
【００１６】
スライドフ−ド３の接合が完了すると、シ−ルド掘進機１外周部の地盤Ｇやカッタヘッド５前面部の切羽１０部に、薬液注入等による地盤改良が実施される。地盤改良が終了すると、既設管渠９の側壁面をシ−ルド掘進機外殻２の大きさに取り除き、切羽部の土砂を搬出後、スライドフ−ド３と外殻２を覆いとして残置し、シ−ルド掘進機１のカッタヘッドや機器類等を既設管内に撤去する。その後、スライドフ−ド３と外殻２内に、現場打ちでコンクリ−トを打設したり、セグメントを組み立てて推進管壁面を構築する。
【００１７】
スライドフ−ド３が既設管渠９の側壁面全体に隙間なく当接しているので、薬液注入等による地盤改良時に、シールド掘進機１外周の土砂が隙間から流出したり崩壊することがなく、確実な地盤改良が行えるとともに、改良のための薬剤も無駄がなく工事費用も最小限に抑えられる。
【００１８】
既設管渠５の断面形状が大きくシ−ルド掘進機１が分割しなくても回収可能な場合は、シールド掘進機１本体とスライドフ−ド３及び外殻２とが分離できる機構に設計しておけば効率の良い回収が行える。
【００１９】
既設管渠９からの回収が不可能な場合は、分割回収可能な構造として、推進管内を通して発進立坑側に回収する方法を計画する。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
地下水圧の高い土質条件や土被りが深い施工条件下での推進工事において、シールド掘進機の既設管渠到達に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のシールド掘進機を説明する断面図である。
【図２】本発明のシールド掘進機の接合方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    シールド掘進機
２    外殻
３    スライドフ−ド
４    スライドジャッキ
５    カッタヘッド
６    拡幅カッタ
７    回転軸                                  
８    隔壁
９    既設管渠
１０    切羽
１１    チャンバ−
Ｇ    地盤
【図１】
2010255344.tif 000003
【図２】
2010255344.tif 000004